1.PESAWAT ATWOOD Pesawat Atwood ditemukan pada tahun 1784 oleh Rev. George Atwood sebagai percobaan laboratorium untuk mempertegas hukum mekanika gerak dengan pecepatan atau akselerasi tetap (konstan). Pesawat Atwood biasanya digunakan untuk mendemonstrasikan atau mengilustrasikan prinsip-prinsip fisika, khususnya mekanika. Gambar 1.1 Ilustrasi Pesawat Atwood, 1905 Sumber: Wikipedia Galileo melakukan pengamatan mengenai benda-benda jatuh bebas. Ia menyimpulkan dari pengamatan-pengamatan yang dia lakukan bahwa benda-benda berat jatuh dengan cara yang sama dengan benda-benda ringan. Tiga puluh tahun kemudian, Robert Boyle, dalam sederetan eksperimen yang dimungkinkan oleh pompa vakum barunya, menunjukan bahwa pengamatan ini tepat benar untuk benda-benda jatuh tanpa adanya hambatan dari gesekan udara. Galileo mengetahui bahwa ada pengaruh hambatan udara pada gerak jatuh. Tetapi pernyataannya walaupun mengabaikan hambatan udara, masih cukup sesuai dengan hasil pengukuran dan pengamatannya dibandingkan dengan yang dipercayai orangpada saat itu (tetapi tidak diuji dengan eksperimen) yaitu kesimpulan Aristoteles yang menyatakan bahwa,” Benda yang beratnya sepuluh kali benda lain akan sampai ke tanah sepersepuluh waktu dari waktu benda yang lebih ringan”. Selain itu Hukum Newton I menyatakan bahwa,” Jika resultan gaya yang bekerja pada suatu sistem sama dengan nol, maka sistem dalam keadaan setimbang”. ΣF = 0 Keterangan : ∑F = Resultan gaya (N) Hukum Newton II berbunyi :” Bila gaya resultan F yang bekerja pada suatu benda dengan massa m tidak sama dengan nol, maka benda tersebut mengalami percepatan ke arah yang sama dengan gaya”.  Percepatan a berbanding lurus dengan gaya dan berbanding terbalik dengan massa benda.   atau  Keterangan : a = percepatan benda (ms-2) m = massa benda (kg) F = Gaya (N) Hukum Newton II memberikan pengertian bahwa :          Arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda.          Besarnya percepatan berbanding lurus dengan gayanya.          Bila gaya bekerja pada benda maka benda mengalami percepatan dan sebaliknya bila benda mengalami percepatan tentu ada gaya penyebabnya. Kesimpulan dari persamaan diatas yaitu arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya percepatan sebanding dengan gayanya. Jadi bila gayanya konstan, maka percepatan yang timbul juga akan konstan Bila pada benda bekerja gaya, maka benda akan mengalami percepatan, sebaliknya bila kenyataan dari pengamatan benda mengalami percepatan maka tentu akan ada gaya yang menyebabkannya. Persamaan gerak untuk percepatan yang tetap yaitu : Vt = V0 + at Xt = X0 + V0t + ½ at2 V2 = V02 + 2a(Xt – X0) Keterangan : Vt = kecepatan akhir (m/s) V0 = kecepatan awal (m/s) V = kecepatan (m/s) Xt = jarak akhir (m) X0 = jarak awal (m) a = percepatan (m/s2) t = waktu (s) Hukum Newton III :” Setiap gaya yang diadakan pada suatu benda, menimbulkan gaya lain yang sama besarnya dengan gaya tadi, namun berlawanan arah”. Gaya reaksi ini dilakukan benda pertama pada benda yang menyebabkan gaya. Hukum ini dikenal dengan Hukum Aksi Reaksi. Faksi = -Freaksi.             Gerak Translasi Gerak lurus adalah gerak suatu obyek yang lintasannya berupa garis lurus. Dapat pula jenis gerak ini disebut sebagai suatu translasi beraturan. Pada rentang waktu yang sama terjadi perpindahan yang besarnya sama.Gerak translasi ada dua kelompok yaitu : -Gerak Lurus Beraturan(GLB) dan Gerak Lurus Berubah Beraturan(GLBB) yang di bedakan dengan ada dan tida adanya percepatan. Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak lurus suatu obyek, dimana dalam gerak ini kecepatannya tetap atau tanpa percepatan, sehingga jarak yang ditempuh dalam gerak lurus beraturan adalah kelajuan kali waktu. s = v t Keterangan : s = jarak tempuh (m) v = kecepatan (m/s) t = waktu (s) Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap. Akibat adanya percepatan rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan ( a = + ) atau perlambatan ( a = - ) Pada umumnya GLBB didasari oleh Hukum Newton II ( Σ F = m a) Vt = V0 + at Vt2 = V02 + 2aS S = V0t +  a t2 Keterangan: V0= kecepatan awal (m⁄s) Vt= kecepatan akhir (m⁄s) a = percepatan (m⁄ s2) t = waktu (s) S = jarak yang ditempuh (s) Hukum di atas menyatakan bahwa jika suatu benda mula-mula diam maka benda selamanya akan diam. Benda hanya akan bergerak jika pada suatu benda itu diberi gaya luar. Sebaliknya, jika benda sedang bergerak maka benda selamanya akan bergerak, kecuali bila ada gaya yang menghentikannya. Konsep Gaya dan Massa yang dijelaskan oleh Hukum Newton yaitu Hukum I Newton mengungkap tentang sifat benda yang cenderung mempertahankan keadaannya atau dengan kata lain sifat kemalasan benda untuk mengubah keadaannya. Sifat ini kita ini kita sebut kelembaman atau inersia. Oleh karena itu, Hukum I Newton disebut juga Hukum Kelembaman. 2.2 Hukum II Newton “Setiap benda yang dikenai gaya maka akan mengalami percepatanyang besarnya berbanding lurus dengan besarnya gaya dan berbanding tebalik dengan besarnya massa benda.” a = , ∑F = m a Keterangan : a = percepatan benda (ms-2) m = massa benda (kg) F = Gaya (N) Kesimpulan dari persamaan diatas yaitu arah percepatan benda sama dengan arah gaya yang bekerja pada benda tersebut. Besarnya percepatan sebanding dengan gayanya. Jadi bila gayanya konstan, maka percepatan yang timbul juga akan konstan Bila pada benda bekerja gaya, maka benda akan mengalami percepatan, sebaliknya bila kenyataan dari pengamatan benda mengalami percepatan maka tentu akan ada gaya yang menyebabkannya. Persamaan gerak untuk percepatan yang tetap yaitu : Vt = V0 + at Xt = X0 + V0t + ½ at2 V2 = V02 + 2a(Xt – X0) Keterangan : Vt = kecepatan akhir (m/s) V0 = kecepatan awal (m/s) V = kecepatan (m/s) Xt = jarak akhir (m) X0 = jarak awal (m) a = percepatan (m/s2) t = waktu (s) Jika sebuah benda dapat bergerak melingkar melalui porosnya, makapada gerak melingkar ini akan berlaku persamaan gerak yang ekivalen dengan persamaan gerak linear. Dalam hal ini ada besaran fisis momen inersia (momen kelembaman) I yang ekivalen dengan besaran fisis massa (m) pada gerak linear. Momen inersia (I) suatu benda pada poros tertentu harganya sebanding dengan massa benda terhadap porosnya. I ~ m I ~ r2 Dimana harga tersebut adalah harga yang tetap 2.3 Hukum III Newton Hukum III Newton menyatakan bahwa “Apabila benda pertama mengerjakan gaya pada benda kedua (disebut aksi) maka benda kedua akan mengerjakan gaya pada benda pertama sama besar dan berlawanan arah dengan gaya pada benda pertama (reaksi).” Secara matematis dinyatakan dengan persamaan : Faksi = - Freaksi Keterangan : F = gaya (N) Suatu pasangan gaya disebut aksi-reaksi apabila memenuhi syarat sebagai berikut : 1. sama besar 2. berlawanan arah 3. bekerja pada satu garis kerja gaya yang sama 4. tidak saling meniadakan 5. bekerja pada benda yang berbeda 2.4 Gerak translasi Gerak lurus adalah gerak suatu obyek yang lintasannya berupa garis lurus. Dapat pula jenis gerak ini disebut sebagai suatu translasi beraturan. Pada rentang waktu yang sama terjadi perpindahan yang besarnya sama. Gerak lurus dapat dikelompokkan menjadi gerak lurus beraturan dan gerak lurus berubah beraturan yang dibedakan dengan ada dan tidaknya percepatan. 1. Gerak Lurus Beraturan (GLB) Gerak lurus beraturan (GLB) adalah gerak lurus suatu obyek, dimana dalam gerak ini kecepatannya tetap atau tanpa percepatan, sehingga jarak yang ditempuh dalam gerak lurus beraturan adalah kelajuan kali waktu. s = v t Keterangan : s = jarak tempuh (m) v = kecepatan (m/s) t = waktu (s) 2. Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB) Gerak lurus berubah beraturan (GLBB) adalah gerak lurus suatu obyek, di mana kecepatannya berubah terhadap waktu akibat adanya percepatan yang tetap. Akibat adanya percepatan rumus jarak yang ditempuh tidak lagi linier melainkan kuadratik. Dengan kata lain benda yang melakukan gerak dari keadaan diam atau mulai dengan kecepatan awal akan berubah kecepatannya karena ada percepatan ( a = + ) atau perlambatan ( a = - ) Pada umumnya GLBB didasari oleh Hukum Newton II ( Σ F = m a) Vt = V0 + at Vt2 = V02 + 2aS S = V0t +  a t2 Keterangan: V0= kecepatan awal (m⁄s) Vt= kecepatan akhir (m⁄s) a = percepatan (m⁄ s2) t = waktu (s) S = jarak yang ditempuh (s) GLBB dibagi menjadi 2 macam : a. GLBB dipercepat GLBB dipercepat adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin cepat, contoh GLBB dipercepat adalah gerak buah dari pohonnya. b. GLBB diperlambat          GLBB diperlambat adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin kecil (lambat). Contoh GLBB diperlambat adalah gerak benda dilempar keatas. GLBB di bagi menjadi 2 macam yaitu :          GLBB dipercepat             GLBB dipercepat adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin cepat, contoh GLBB dipercepat adalah gerak Gerak air terjun.          GLBB diperlambat             GLBB diperlambat adalah GLBB yang kecepatannya makin lama makin kecil (lambat).Contoh GLBB diperlambat adalah Bola di lempar ke atas. Persamaan yang digunakan dalam GLBB sebagai berikut : Untuk menentukan kecepatan akhir v = v0 +/- at Keterangan : V = kecepatan (m/s) V0 = kecepatan awal (m/s) a = percepatan (m/s2) t = waktu (s) Untuk menentukan jarak yang ditempuh setelah t detik adalah sebagai berikut: s = v0t +/- 1/2 at2 V = kecepatan (m/s) V0 = kecepatan awal (m/s) a = percepatan (m/s2) t = waktu (s) s = jarak (m) Yang perlu diperhatikan dalam menggunakan persamaan diatas adalah saat GLBB dipercepat tanda yang digunakan adalah (+) . Untuk GLBB diperlambat tanda yang digunakan adalah (-) , catatan penting disini adalah nilai percepatan (a) yang dimasukkan pada GLBB diperlambat bernilai positif karena dirumusnya sudah menggunakan tanda negatif.